BLDC反电动势过零点检测法
基于ST7MC的无位置传感器BLDC反电势过零检测
基于ST7MC的无位置传感器BLDC反电势过零检测
章四兵;向加其;周群
【期刊名称】《家电科技》
【年(卷),期】2008(000)013
【摘要】本文通过对梯形波反向电动势和绕组电路模型的分析，具体阐明了反电势过零检测方法的原理，提出一种基于ST7MC的反电势过零检测设计方案。
该方案采用上臂PWM，下臂恒通的调制方式，在PWM的OFF阶段进行反电势过零检测。
与传统方案比较。
该方案具有硬件成本低、抗噪性能好、能对反向电动势进行无衰减的检测。
以及扩大了电机的速度范围等优点。
【总页数】2页(P58-59)
【作者】章四兵;向加其;周群
【作者单位】合肥威师智能电子;合肥威师智能电子;合肥威师智能电子
【正文语种】中文
【中图分类】TM92
【相关文献】
1.基于ST7MC芯片的无位置传感器无刷直流电机驱动的设计 [J], 刘闯
2.基于ST7MC反电势过零检测的电压暂态分析及方案改进 [J], 周群
3.基于反电势线性拟合的无霍尔BLDC驱动方法 [J], 丁亮;丁学明
4.无位置传感器BLDC过零检测滤波算法研究 [J], 陈文龙;苏晓龙
5.无位置传感器BLDC过零检测滤波算法研究 [J], 陈文龙;苏晓龙
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基于反电势过零检测无刷直流电机控制系统的设计与研究的开题报告
基于反电势过零检测无刷直流电机控制系统的设计与研究的开题报告一、选题背景无刷直流电机（BLDC）在现代电机控制应用中得到了广泛的应用，本质上是直流电机（DC）的一种形式，由于其具有高效率，高功率密度，高动态响应和高速度范围等特性，BLDC在工业控制和消费电子中有着广泛的应用。
然而，BLDC控制器需要对电机进行相序驱动，这对于控制电机速度和转矩是必不可少的。
Pham Quoc Viest al.（2016）指出，基于反电势过零检测的控制方法是现代BLDC驱动器的常见控制方法之一。
该方法使用电机反电势值（EMF）进行位置和速度检测，可以避免使用额外的传感器来测量电机位置和速度，从而降低了系统成本和维护难度。
二、研究意义传统的BLDC控制器需要使用单独的传感器来反馈电机位置和速度，在系统设计和维护上增加了复杂度和成本。
另外，单独的传感器还会增加系统的短路和故障率，因此需要更多的保护和冗余设计。
与此相比，基于反电势过零检测的无刷电机控制方法可以降低系统成本和复杂度，提高系统可靠性。
另外，自动检测相序也为无刷电机控制器设计提供了更大的灵活性，因为电机可以自动调整速度和转矩控制。
三、研究内容和方法本课题的研究内容是设计和开发一种无刷电机控制器，该控制器使用基于反电势过零检测的方法来实现位置和速度检测。
在开发过程中，使用Altium Designer软件设计硬件模块，采用C语言编程。
基于现有的反电势过零检测方法，研究设计BLDC控制算法和软件实现，测试和验证系统性能和稳定性，并比较几种控制算法的性能和效率。
四、预期成果和创新性本项目的预期成果是开发一种性能稳定、成本低、可靠性高的BLDC 无传感器控制器，该控制器可自动检测电机相序和实现基于反电势过零检测的位置和速度控制算法。
在最终产品中，将体现出该系统在零负载运行模式下的可靠性，高效性，抗干扰性和噪声降低能力等。
从而为无刷电机控制技术的发展做出贡献。
五、进度安排计划在2022年5月完成硬件设计，2022年7月完成控制算法设计，2022年10月完成主要功能的实现和测试，2023年1月完成首次完整测试，2023年4月完成论文撰写和答辩。
反电动势过零点检测法的研究[1]
![反电动势过零点检测法的研究[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5083fc0c79563c1ec5da713b.png)
绕组的相电压大小等于其反电动势，所以采用图３所 示的电路检测时，反电动势的检测方程组为：
烄Ｅａ＝Ｕａ 烅Ｅｂ＝Ｕｂ 。 ………………………………… （１２） 烆Ｅｃ＝Ｕｃ
图 ３ 相 电 压 检 测 电 路
由图３可知，不需要计算电动机的中性点，因为 当采用相电压检测电路检测反电动势时，可以直接检 测到相电压。检测到 反 电 动 势 过 零 点 后， 再 推 迟 ３０° 电角度即为无刷直流电动机的换相点。最后按照一定 顺序切换相应的功率开关完成对电机的控制。 ３ 结 论
即ａ、ｂ 两 相 电 流 大 小 相 等， 方 向 相 反，Ｅａ ＝ －Ｅｂ。 将 式 （１）与 式 （２）相 加 可 以 得 到 中 点 电 压 Ｕｎ ：
Ｕｎ＝
１ ２
（Ｕａ
＋Ｕｂ）
。
…
……
…
……
…
……
…
（５）
櫜 山西省教育厅高校科技开发项目 （２０１０１１６） 收 稿 日 期 ：２０１１－１２－１２ 作 者 简 介 ： 赵 奇 （１９８７－ ），男 ，山 西 临 汾 人 ，在 读 硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 ：先 进 制 造 技 术 。
· １６６ ·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１２年第１期
再 将 式 （５）代 入 式 （４）可 以 得 到ｃ 相 反 电 动 势 过 零 点检测公式：
Ｅｃ＝Ｕｃ－
１ ２
（Ｕａ
＋Ｕｂ）
。
……………………
（６）
同理可以得到ａ 相、ｂ 相 的 反 电 动 势 过 零 点 检 测
ＺＨＡＯ Ｑｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ ｂａｃｋ－ｅｌｅｃｔｒｏｍｏｔｉｖｅ ｆｏｒｃｅ （ＥＭＦ）ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂａｃｋ－ＥＭＦ ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｔｅｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｎ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ ｍｏｔｏｒ；ｂａｃｋ－ＥＭＦ ｚｅｒｏ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｅｒｍｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ；ｐｈａｓｅ ｖｏｌｔａｇｅ
无位置传感器BLDC过零检测滤波算法研究
无位置传感器BLDC过零检测滤波算法研究摘要：为实现运算能力较弱的电机控制器对无位置传感器无刷直流电机的高效控制，针对过零点检测这一关键步骤，提出了一种择多滤波算法，并使用构造表方式有效替代过零检测时的大量乘除法运算，并使用运算能力较弱8位单片机PIC16F722证实此算法高效可行。
关键词：电机控制器；无刷直流电机；过零点检测；择多滤波；PIC16F722中图分类号：TP338文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)22-5460-03Sensorless BLDC Zero Cross Detection Filter Strategy ResearchCHEN Wen-long, SU Xiao-long(School of Computer Science and Technology, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China) Abstract: To solve the problem of operation with weak ability motor controller to realize the effective control of sensorless brushless BLDC motor, a kind of filter strategy is to be researched to key step on zero cross dectection. And with the strategy, sorts of operation time,such as multiplication anddivision operation time, could be saved. At last,this algorithm has been tested with 8 bit microcontroller PIC16F722，and the result is efficient and satisfied.Key words: motor controller; BLDC; zero cross detection; filter strategy; PIC16F722无刷直流电机按照是否有位置传感器可分为有位置传感器BLDC(常用霍尔电流传感器)和无位置传感器BLDC。
基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理
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反电动势过零检测无刷直流电机转子位置新方法
反电动势过零检测无刷直流电机转子位置新方法李自成;程善美;蔡凯;秦忆【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2009(024)007【摘要】在对传统的反电动势过零检测原理分析的基础上,提出了一种利用线电压来实时计算反电动势的无刷直流电机(BLDCM)转子位置辨识方法.该方法抛弃了传统的反电动势过零硬件检测方法,通过检测无刷直流电机任意两路线电压,经软件实时计算,就可以得到未导通相的反电动势过零值,再延迟30°电角度即可得到对应的换相点.对电机中点与直流母线电压中点的电位关系进行了具体推导,分析了在全桥PWM调制方式下断开相在非换相区间无电流续流的现象,从而证明全桥PWM调制方法适用于本文提出的转子位置辨识方法.该方法结构简单,不需要构造电机中点、不需要反电动势过零硬件检测和深度滤波电路.仿真和实验结果表明,本文提出的方法辨识转子位置精度较高,可以在较宽的转速范围内实现BLDCM的无位置传感器控制.【总页数】7页(P52-58)【作者】李自成;程善美;蔡凯;秦忆【作者单位】华中科技大学控制科学与工程系,武汉,430074;武汉工程大学电气信息学院,武汉,430073;华中科技大学控制科学与工程系,武汉,430074;华中科技大学控制科学与工程系,武汉,430074;华中科技大学控制科学与工程系,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TM381【相关文献】1.无刷直流电机反电动势过零检测研究 [J], 高文华2.无刷直流电机反电动势过零检测及其相位补偿 [J], 童军3.线反电动势检测无刷直流电机转子位置方法 [J], 李自成;程善美;秦忆4.基于线间反电动势的无刷直流电机转子位置估算 [J], 李自成;程善美;蔡凯5.无刷直流电机反电势过零检测新方法 [J], 朱俊杰;粟梅;陈程;杨龙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理
基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理一、引言大家好，今天我要给大家聊聊一个很有趣的话题：基于反电动势过零检测法的无刷直流电机控制原理。
让我们来搞清楚什么是无刷直流电机。
简单来说，无刷直流电机就是一种不用刷子的电机，它的转子上有很多小小的磁铁，这些磁铁通过电流的磁场作用来实现转动。
而我们今天要讲的这种控制方法，就是如何让这些小磁铁更加听话地完成任务。
二、无刷直流电机的特点1. 高效率：无刷直流电机的效率比有刷直流电机高很多，因为它没有刷子，所以摩擦损耗大大降低。
2. 高速度：无刷直流电机的速度可以非常快，而且随着电压的提高，速度还会越来越快。
3. 高可靠性：无刷直流电机的结构简单，没有易损件，所以故障率很低。
4. 大扭矩：无刷直流电机的最大扭矩比有刷直流电机大很多，这使得它在很多场合都能胜任重活。
三、反电动势过零检测法的基本原理那么，我们如何让这些小磁铁更加听话地完成任务呢？这里就要用到反电动势过零检测法了。
简单来说，反电动势过零检测法就是在电机运行过程中，通过检测电流和磁场的变化，判断电机是否到达了最大扭矩点。
当达到最大扭矩点时，我们就可以对电机进行控制，让它继续保持这个状态，从而实现更高效、更稳定的运行。
四、反电动势过零检测法的具体实现现在我们来看看反电动势过零检测法是如何具体实现的吧。
我们需要在电机的转子上安装一个位置传感器，用来检测磁铁的位置。
然后，我们还需要在定子上安装一个电流传感器，用来检测电流的大小。
接下来，我们就需要将这两个传感器的数据进行处理了。
当我们将这两个传感器的数据输入到控制器中时，控制器会根据一定的算法来判断电机是否到达了最大扭矩点。
如果到达了最大扭矩点，控制器就会让电机继续保持这个状态；如果没有到达最大扭矩点，控制器就会对电机进行调整，让它尽快达到最大扭矩点。
五、反电动势过零检测法的优势那么，反电动势过零检测法有哪些优势呢？它可以实现更高效、更稳定的运行。
因为它可以在电机到达最大扭矩点时立即进行控制，所以可以避免因过早或过晚进行控制而导致的能量浪费。
直接反电动势法原理与过零点检测方法
直接反电动势法原理与过零点检测方法分析了上桥臂PWM 调制、下桥臂恒通调制方式时的端电压波形,讨论相应的反电动势过零点检测方法. 在PWM 调制信号开通状态结束时刻对端电压进行采样,由软件算法确定反电动势过零点. 针对电机运行时存在超前换相或滞后换相的情况,通过设置合理的延迟时间来实现最佳换相. 针对实际电机存在反电动势过零点分布不均匀的情况,根据过零点间隔时间存在着周期性规律,提出一种新的延迟时间设置方法,使换相点位于相邻过零点的中间位置,实现了电机的准确换相. 实验验证了所提出方法的可行性和有效性. 无刷直流电机(BLDCM )具有结构简单、运行效率高和调速性能好等优点,在工业和商业领域得到广泛应用. 近年来, 无刷直流电机的无位置传感器控制一直是国内外的研究热点,较为常见的转子位置信号检测方法有反电动势法、定子电感法、续流二极管法、磁链估计法和状态观测器法等,其中反电动势法最为有效实用.速时, 分别在PWM 关断和开通阶段检测反电动势,采用2个不同的参考电压获得反电动势过零点,而不需位置传感器和电流传感器,但增加了硬件电路的复杂性. 文献通过比较悬空相绕组端电压和逆变器直流环中点电压的关系,获得反电动势过零点. 该方法无需重构电机中性点, 不使用滤波电路,但需采用硬件电路比较得到过零点.提出了在on _pwm 调制方式时的反电动势过零点检测方法,采用内置AD 的微控制器在PWM开通时检测悬空相端电压,软件算法中使用简单的代数运算,获得准确的过零点信号. 目前,关于反电动势法的研究多集中在反电动势过零点的检测电路方法和由滤液电路引起的相位误差的消除或补偿方法,但在准确换相方面的研究尚不够深入.1直接反电动势法原理无刷直流电机一般采用“两相导通三相六状态”运行方式, 每个工作状态只有两相绕组导通,第三相绕组处于悬空状态,被用来检测反电势过零点. 在检测到反电动势过零点后, 根据换相点滞后过零点30°电角度, 设置对应的延迟时间. 当延迟时间到达后,电机换相进入下一个工作状态.本文采用基于端电压的直接反电动势检测电路,通过检测悬空相绕组的端电压信号来获得。